(Linux驱动学习 - 5).Linux 下 DHT11 温湿度传感器驱动编写

news2024/11/25 15:44:19

        DHT11的通信协议是单总线协议，可以用之前学习的pinctl和gpio子系统完成某IO引脚上数据的读与写。

一.在设备树下添加dht11的设备结点

1.流程图

2.设备树代码

（1）.在设备树的 iomuxc结点下添加 pinctl_dht11

（2）.在根节点下添加 dht11 结点

（3）.在内核源码根目录下重新编译设备树文件

linux@ubuntu:~/IMX6ULL/my_linux_kernel$ make dtbs

（4）.将新的 dtb 文件更新到开发板上，检查是否有 dht11 这个结点

        启动后在/proc/device-tree/目录中查看是否有 dht11 这个节点。

        ​​​​

二.编写 dht11 时序代码

#define DHT11_DelayMs(t)  mdelay(t)
#define DHT11_DelayUs(t)  udelay(t)   
 
#define DHT11_PIN_HIGH  1
#define DHT11_PIN_LOW   0 
 
#define DHT11_IO_OUT()          gpio_direction_output(dht11.dht11_gpio, 1);
#define DHT11_IO_IN()           gpio_direction_input(dht11.dht11_gpio)
#define DHT11_WRITE(bit)        gpio_set_value(dht11.dht11_gpio, bit)
#define DHT11_READ()            gpio_get_value(dht11.dht11_gpio)


/**
 * @description:            等待响应
*/
//等待响应
static int dht11_wait_for_ready(void)
{   
    int timeout;
 
    timeout = 400;
    while (DHT11_READ() && timeout)      // 等待低电平到来 
    {
        udelay(1);
        --timeout;
    }
    if (!timeout) 
    {
        printk("dht11_wait_for_ready timeout1 %d\n", __LINE__);
        return -1;    // 超时 
    }
 
    timeout = 1000; //1000
    while (!DHT11_READ() && timeout)      // 等待高电平到来  
    {
        udelay(1);
        --timeout;
    }
    if (!timeout) 
    {
        printk("dht11_wait_for_ready timeout2 %d\n", __LINE__);
        return -1;    // 超时 
    }
 
    timeout = 1000;
    while (DHT11_READ() && timeout)  // 等待高电平结束
    {
        udelay(1);
        --timeout;
    }
    if (!timeout) 
    {
        printk("dht11_wait_for_ready timeout3 %d\n", __LINE__);
        return -1;    // 超时 
    }
 
    return 0;
}

/**
 * @description:        起始信号
*/
static int dht11_start(void)
{
    DHT11_IO_OUT();
    DHT11_WRITE(0);
    mdelay(25);
    DHT11_WRITE(1);
    udelay(35);
    DHT11_IO_IN();          // 设置为输入 
    udelay(2);
   
    if (dht11_wait_for_ready()) return -1;
    return 0;
}


/**
 * @description:            读取一个字节
*/

//读取数据
static int dht11_read_byte(unsigned char *byte)
{
    unsigned char i;
    unsigned char bit = 0;
    unsigned char data = 0;
    int timeout = 0;   
    
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        timeout = 1000;  
        while (DHT11_READ() && timeout)   // 等待变为低电平 
        {
            udelay(1);
            --timeout;
        }
        if (!timeout) 
        {
            printk("dht11_read_byte timeout1 %d\n", __LINE__);         
            return -1;           // 超时 
        }
 
        timeout = 1000;
        while (!DHT11_READ() && timeout)    // 等待变为高电平 
        {
            udelay(1);
            --timeout;
        }
        if (!timeout) 
        {
            printk("dht11_read_byte timeout2 %d\n", __LINE__);
            return -1;           // 超时 
        }
        udelay(40);
        
        bit = DHT11_READ();
 
        data <<= 1;            
        if (bit) 
        {
            data |= 0x01;
 
        }
    }
 
    *byte = data;
    return 0;
}



//从DHT11读取一次数据
//temp:温度值(范围:0~50°)
//humi:湿度值(范围:20%~90%)
//返回值：0,正常;1,读取失败
static int dht11_read_data(void)
{        
    unsigned  char data[5] = {0};
	int i = 0,ret = 0;
    // 启动信号 
    if (dht11_start() != 0)
    {
        printk("dht11 start failed\n");
        ret = -EFAULT;
    }
 
    // 读出5字节数据
    for (i = 0; i < 5; i++)    
    {
        if (dht11_read_byte(&data[i]))
        {
            printk("read data err\n");
            ret = -EAGAIN;
        }
    }
	if (data[4] != (data[0]+data[1]+data[2]+data[3]))
    {
        printk("check data failed\n");
        ret = -EAGAIN;
    }
	dht11.humidity = data[0];
    dht11.temperature = data[2];
			
	return 0;
}

三.总的驱动代码

1.流程图

2.代码

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <linux/timer.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


#define DHT11_CNT       1
#define DHT11_NAME      "dht11"

#define DHT11_DelayMs(t)  mdelay(t)
#define DHT11_DelayUs(t)  udelay(t)   
 
#define DHT11_PIN_HIGH  1
#define DHT11_PIN_LOW   0 
 
#define DHT11_IO_OUT()          gpio_direction_output(dht11.dht11_gpio, 1);
#define DHT11_IO_IN()           gpio_direction_input(dht11.dht11_gpio)
#define DHT11_WRITE(bit)        gpio_set_value(dht11.dht11_gpio, bit)
#define DHT11_READ()            gpio_get_value(dht11.dht11_gpio)

/* dht11设备结构体 */
struct dht11_dev
{
    dev_t devid;
    struct cdev cdev;
    struct class *class;
    struct device *device;
    int major;
    int minor;
    struct device_node *nd;
    int dht11_gpio;
    uint16_t humidity,  temperature;   //检测到的温湿度数据
};

struct dht11_dev dht11;



/**
 * @description:            等待响应
*/
//等待响应
static int dht11_wait_for_ready(void)
{   
    int timeout;
 
    timeout = 400;
    while (DHT11_READ() && timeout)      // 等待低电平到来 
    {
        udelay(1);
        --timeout;
    }
    if (!timeout) 
    {
        printk("dht11_wait_for_ready timeout1 %d\n", __LINE__);
        return -1;    // 超时 
    }
 
    timeout = 1000; //1000
    while (!DHT11_READ() && timeout)      // 等待高电平到来  
    {
        udelay(1);
        --timeout;
    }
    if (!timeout) 
    {
        printk("dht11_wait_for_ready timeout2 %d\n", __LINE__);
        return -1;    // 超时 
    }
 
    timeout = 1000;
    while (DHT11_READ() && timeout)  // 等待高电平结束
    {
        udelay(1);
        --timeout;
    }
    if (!timeout) 
    {
        printk("dht11_wait_for_ready timeout3 %d\n", __LINE__);
        return -1;    // 超时 
    }
 
    return 0;
}

/**
 * @description:        起始信号
*/
static int dht11_start(void)
{
    DHT11_IO_OUT();
    DHT11_WRITE(0);
    mdelay(25);
    DHT11_WRITE(1);
    udelay(35);
    DHT11_IO_IN();          // 设置为输入 
    udelay(2);
   
    if (dht11_wait_for_ready()) return -1;
    return 0;
}


/**
 * @description:            读取一个字节
*/

//读取数据
static int dht11_read_byte(unsigned char *byte)
{
    unsigned char i;
    unsigned char bit = 0;
    unsigned char data = 0;
    int timeout = 0;   
    
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        timeout = 1000;  
        while (DHT11_READ() && timeout)   // 等待变为低电平 
        {
            udelay(1);
            --timeout;
        }
        if (!timeout) 
        {
            printk("dht11_read_byte timeout1 %d\n", __LINE__);         
            return -1;           // 超时 
        }
 
        timeout = 1000;
        while (!DHT11_READ() && timeout)    // 等待变为高电平 
        {
            udelay(1);
            --timeout;
        }
        if (!timeout) 
        {
            printk("dht11_read_byte timeout2 %d\n", __LINE__);
            return -1;           // 超时 
        }
        udelay(40);
        
        bit = DHT11_READ();
 
        data <<= 1;            
        if (bit) 
        {
            data |= 0x01;
 
        }
    }
 
    *byte = data;
    return 0;
}



//从DHT11读取一次数据
//temp:温度值(范围:0~50°)
//humi:湿度值(范围:20%~90%)
//返回值：0,正常;1,读取失败
static int dht11_read_data(void)
{        
    unsigned  char data[5] = {0};
	int i = 0,ret = 0;
    // 启动信号 
    if (dht11_start() != 0)
    {
        printk("dht11 start failed\n");
        ret = -EFAULT;
    }
 
    // 读出5字节数据
    for (i = 0; i < 5; i++)    
    {
        if (dht11_read_byte(&data[i]))
        {
            printk("read data err\n");
            ret = -EAGAIN;
        }
    }
	if (data[4] != (data[0]+data[1]+data[2]+data[3]))
    {
        printk("check data failed\n");
        ret = -EAGAIN;
    }
	dht11.humidity = data[0];
    dht11.temperature = data[2];
			
	return 0;
}


/**
 * @description:            DHT11初始化函数
*/
static int dht11io_init(void)
{
    /* 找到设备树中的结点 */
    dht11.nd = of_find_node_by_path("/dht11");
    if(NULL == dht11.nd)
    {
        return -EINVAL;
    }

    /* 获取io编号 */
    dht11.dht11_gpio = of_get_named_gpio(dht11.nd,"dht11-gpio",0);
    if(0 > dht11.dht11_gpio)
    {
        printk("can not get dht11 io\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    printk("dht11 gpio num = %d \r\n",dht11.dht11_gpio);

    /* 初始化io */
    gpio_request(dht11.dht11_gpio,"dht11a");
    gpio_direction_output(dht11.dht11_gpio,1);          //初始化为输出高电平

    return 0;
}



/**
 * @description:            打开DHT11设备
 * @param - inode   :       传递给驱动的inode
 * @param - filp    :       设备文件
 * @return          :       0 成功，其他 失败
*/
static int dht11_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
    int ret = 0;
    filp->private_data = &dht11;

    ret = dht11io_init();
    if(0 > ret)
    {
        return ret;
    }

    return 0;
}


/**
 * @description:            读取dht11的数据
 * @param - filp        :   文件描述符
 * @param - buf         :   传递给用户空间的缓冲区
 * @param - cnt         :   要读取的字节数
 * @param - offt        :   相对于文件首地址的偏移量
 * @return              :   读取到的字节数
*/
static ssize_t dht11_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt,loff_t *offt)
{
    int ret = 0;
    uint16_t databuf[2] = {0,0};

    dht11_read_data();
    databuf[0] = dht11.humidity;
    databuf[1] = dht11.temperature;
    
    
    ret = copy_to_user(buf,databuf,sizeof(databuf));

    return ret;
}


/**
 * @description:            释放设备
 * @param - filp    :       设备文件
 * @return          :       0 成功，其他 失败
*/
static int dht11_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
    return 0;
}


/* 绑定操作函数 */
struct file_operations dht11_fops = 
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = dht11_open,
    .read = dht11_read,
    .release = dht11_release,
};


/**
 * @description:        驱动入口函数
 * @param -         :   无
 * @return          :   无
*/
static int __init dht11_init(void)
{
    /* 注册字符设备驱动 */
    /* 1.创建设备号 */
    if(dht11.major)
    {
        dht11.devid = MKDEV(dht11.major,0);
        register_chrdev_region(dht11.devid,DHT11_CNT,DHT11_NAME);
    }
    else
    {
        alloc_chrdev_region(&dht11.devid,0,DHT11_CNT,DHT11_NAME);
        dht11.major = MAJOR(dht11.devid);
        dht11.minor = MINOR(dht11.devid);
    }
    printk("dht11 major = %d,minor = %d\r\n",dht11.major,dht11.minor);

    /* 2.初始化cdev */
    dht11.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&dht11.cdev,&dht11_fops);

    /* 3.添加一个cdev */
    cdev_add(&dht11.cdev,dht11.devid,DHT11_CNT);

    /* 4.创建类 */
    dht11.class = class_create(THIS_MODULE,DHT11_NAME);
    if(IS_ERR(dht11.class))
    {
        return PTR_ERR(dht11.class);
    }

    /* 5.创建设备 */
    dht11.device = device_create(dht11.class,NULL,dht11.devid,NULL,DHT11_NAME);
    if(IS_ERR(dht11.device))
    {
        return PTR_ERR(dht11.device);
    }

    return 0;
}


/**
 * @description:            驱动出口函数
*/
static void __exit dht11_exit(void)
{
    /* 注销字符设备驱动 */
    gpio_free(dht11.dht11_gpio);
    cdev_del(&dht11.cdev);
    unregister_chrdev_region(dht11.devid,DHT11_CNT);

    device_destroy(dht11.class,dht11.devid);
    class_destroy(dht11.class);
}


module_init(dht11_init);
module_exit(dht11_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("kaneki");

Makefile：

KERNELDIR := /home/linux/IMX6ULL/my_linux_kernel
CURRENT_PATH :=$(shell pwd)
obj-m := dht11.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

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交叉熵的数学推导和手撕代码 数学推导手撕代码 数学推导 手撕代码 import torch import torch.nn.functional as F# 二元交叉熵损失函数 def binary_cross_entropy(predictions, targets):# predictions应为sigmoid函数的输出&#xff0c;即概率值# targets应为0或1的二进制标…
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一个值得关注的3D生成新算法：速度和图像生成平齐，能生成合理的展开贴图和高质量mesh

一个值得关注的3D生成新算法：速度和图像生成平齐，能生成合理的展开贴图和高质量mesh

今天跟大家介绍的GIMDiffusion是一种新的Text-to-3D模型&#xff0c;利用几何图像&#xff08;Geometry Images&#xff09;来高效地表示3D形状&#xff0c;避免了复杂的3D架构。通过结合现有的Text-to-Image模型如Stable Diffusion的2D先验知识&#xff0c;GIMDiffusion能够在…
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系统架构设计师论文《论NoSQL数据库技术及其应用》精选试读

系统架构设计师论文《论NoSQL数据库技术及其应用》精选试读

论文真题 随着互联网web2.0网站的兴起&#xff0c;传统关系数据库在应对web2.0 网站&#xff0c;特别是超大规模和高并发的web2.0纯动态SNS网站上已经显得力不从心&#xff0c;暴露了很多难以克服的问题&#xff0c;而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展…
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LeetCode讲解篇之139. 单词拆分

LeetCode讲解篇之139. 单词拆分

文章目录 题目描述题解思路题解代码题目链接 题目描述 题解思路 我们使用一个数组记录字符串s在[0, i)区间能否使用wordDict组成 我们使用左右指针遍历字符串s的子串&#xff0c;左指针 j 为子串的左端点下标&#xff0c;右指针 i 为右端点下标的下一个 遍历过程中如果字符串s…
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利士策分享，哀牢山：网红打卡地背后的探险风险

利士策分享，哀牢山：网红打卡地背后的探险风险

利士策分享&#xff0c;哀牢山&#xff1a;网红打卡地背后的探险风险 最近&#xff0c;云南的哀牢山因其独特的自然风光和神秘探险氛围而迅速走红网络。许多游客&#xff0c;特别是户外探险爱好者&#xff0c;纷纷涌入这片神秘的山脉&#xff0c;想要亲身体验那份原始与野性的…
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计算机前沿技术-人工智能算法-大语言模型-最新研究进展-2024-10-06

计算机前沿技术-人工智能算法-大语言模型-最新研究进展-2024-10-06

计算机前沿技术-人工智能算法-大语言模型-最新研究进展-2024-10-06 目录 文章目录 计算机前沿技术-人工智能算法-大语言模型-最新研究进展-2024-10-06目录1. A LLM-Powered Automatic Grading Framework with Human-Level Guidelines Optimization摘要&#xff1a;研究背景&…
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MATLAB智能优化算法-学习笔记（4）——灰狼优化算法求解旅行商问题【过程+代码】

MATLAB智能优化算法-学习笔记（4）——灰狼优化算法求解旅行商问题【过程+代码】

灰狼优化算法（Grey Wolf Optimizer, GWO）是一种基于灰狼社会行为的元启发式算法，主要模拟灰狼群体的捕猎行为（包括围攻、追捕、搜寻猎物等过程）。多旅行商问题（Multi-Traveling Salesman Problem, mTSP）是旅行商问题（TSP）的扩展，它涉及多个旅行商（车辆）从一个起点城…
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超好用的element的el-pagination分页组件二次封装-附源码及讲解

超好用的element的el-pagination分页组件二次封装-附源码及讲解

前言&#xff1a;在很多后台管理系统开发时总会有很多分页组件的使用&#xff0c;如果我们每次都用elementui官网的el-pagination去写的话&#xff0c;调整所有分页的样式就会很麻烦&#xff0c;而且页面内容也会很累赘繁琐。 讲解一个我经常使用的二次封装el-pagination组件&…
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产品经理产出的原型设计 - 需求文档应该怎么制作？

产品经理产出的原型设计 - 需求文档应该怎么制作？

需求文档&#xff0c;产品经理最终产出的文档&#xff0c;也是产品设计最终的表述形式。本次分享呢&#xff0c;就是介绍如何写好一份需求文档。 所有元件均可复用&#xff0c;可作为管理端原型设计模板&#xff0c;按照实际项目需求进行功能拓展。有需要的话可分享源文件。 …
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免费版U盘数据恢复软件大揭秘，拯救你的重要数据

免费版U盘数据恢复软件大揭秘，拯救你的重要数据

我们的生活和工作越来越离不开各种存储设备&#xff0c;其中优盘因其小巧便携、方便使用的特点&#xff0c;成为了我们存储和传输数据的重要工具之一。为了防止你像我一样会遇到数据丢失抓狂的情况&#xff0c;我分享几款u盘数据恢复软件免费版工具来即时补救。 1.福昕U盘数据…
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DDR6 或将出炉 (含 LPDDR6， CAMM)

DDR6 或将出炉 (含 LPDDR6， CAMM)

前记：目前DDR6 尚未问世，文中较多信息是“据说”，笔者也无法考证，请大家后期以JEDEC官方为准。 很多朋友可能还没用上DDR5，但不好意思的是，DDR6 可能马上就要出现了。 三星和海力士较早开始DDR6 的设计，预计2025年商业化。 DDR6 速度 来源： 半导体观察 DDR6的速度…
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VL53L4CD液位监测(2)----液位检测

VL53L4CD液位监测(2)----液位检测

VL53L4CD液位监测.2--液位检测 概述视频教学样品申请完整代码下载硬件准备STSW-IMG039容器特性包含必要的头文件变量定义测距函数 Ranging()液位误差补偿函数 Liquidlevelmeasureerrorcomponsate()数据轮询函数 get_data_by_polling()演示 概述 液位检测在工业自动化、环境监测…
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